汶川县渔子溪流域泥石流源区的崩滑体空间分布特征

为了明确崩塌滑坡转化为泥石流的特点,研究泥石流源区内的崩塌滑坡体特征,以映秀至卧龙间渔子溪流域为研究重点,划分研究区约396 km²,以研究区内23条泥石流沟(流域总面积约为208 km²)作为研究对象,利用高精度遥感影像将崩塌滑坡点进行解译,并通过野外实际调查进行复核,证实了遥感解译的可靠性,最终得到崩塌滑坡点2 741个,总面积23.6 km²。利用GIS对崩塌滑坡在高程、坡度、坡向、地层岩性和河流距离的分布特征进行了分析,结果表明在1 500~3 000 m海拔范围内,崩塌滑坡分布最多;坡度40°~50°范围,崩塌滑坡面积比例最大;坡向在90°~180°范围较为集中,此范围垂直于地震断层;崩塌滑坡较坚硬闪长岩岩组容易被地震、降雨等因素触发大量崩塌滑坡;距离河流较近的山体容易发生崩塌滑坡。     

汶川震区的坡面泥石流调查研究

汶川地震造成的大量崩塌、滑坡和颗粒侵蚀堆积体,为泥石流提供了丰富的松散物质来源。在过去的两年内暴雨引发大量的坡面泥石流,对山区公路和河流造成危害尤为严重。坡面泥石流是一种发生在有碎屑堆积物的陡坡上,由降雨引发的高浓度碎屑与水的混合物沿坡面运动的现象。本文作者通过野外调查和测量,得到19个坡面泥石流的降雨量、形成与堆积坡度、颗粒级配等数据,并估算得到坡面泥石流的行进速度。研究发现降雨是震区坡面泥石流爆发的决定性因素,当代表日降雨量超过20mm/d就可能引发坡面泥石流;当代表日降雨量超过30mm/d,坡面泥石流就可能群发;当代表日降雨量超过90mm/d,震区就会大量爆发坡面泥石流。坡面泥石流形成坡度和堆积坡度很大,构成颗粒较粗。此外,震区频发的坡面泥石流是两相泥石流,水体成稀泥浆在运动中主要是润滑体而不是承载体。坡面泥石流运动距离只有几米到几十米。由于固体颗粒运动中剧烈碰撞消耗了大部分能量,运动速度很小。建排水系统和发育植被可以最终控制坡面泥石流。     

防范地震次生灾害

泥石流发生前兆:当发生暴雨或连续降雨时,要加强泥石流防范意识。泥石流发生前有以下征兆:河流突然断流或水势突然加大,并夹有较多柴草、树枝;深谷或沟内传来类似火车轰鸣或闷雷般的声音;沟谷深处突然变得昏暗,并有轻微震动感等。应对措施:发生泥石流时,首先要保持冷静,不能慌乱。不能躲在树上,也不能躲在有滚石和大量堆积物的下方。不能停留在陡坡土层较厚的低凹处或大石块后面。紧急撤离时要沿与泥石流垂直的方向,向两边的山坡上跑。到达安全地带后,立即向本地区抗震指挥部或上级部门报告。滑坡发生前兆:不同类型、不同性质、不同特点的滑坡,在滑动前,均会表现出不同的异常现象,显示出滑坡的前兆。归纳起来,常见的有如下几种:大滑动前,在滑动前缘坡脚处,有填塞多年的泉水复活现象,或者出现泉水(井水)突然干枯、井(钻孔)水位突变等类似的异常现象。滑坡体中,前部出现横向及纵向放射状裂缝,反映了滑坡体向前推挤并受到阻碍,已进入临滑状态。大滑动前,滑坡体前缘坡脚处土体出现上隆现象,这是滑坡体明显向前推挤的现象;有岩石开裂或被剪切挤压的声响,这种现象反映了深部变形与破裂。动物对此十分敏感,有异常反应。临滑前,滑坡体四周岩(土)体会出现小型崩塌和松驰现象...     

"5·12"地震极重灾区——四川安县甘沟泥石流发育特征

甘沟泥石流位于"5·12"大地震的极重灾区四川省安县,是一条新泥石流沟,震前未发生过泥石流.地震诱发了大量的崩塌、滑坡,提供了丰富的松散固体物质.在降雨影响下,于2009年8月24日,暴发了溃决型泥石流.其主要特征为:①中上游的一个大滑坡是此次暴发泥石流的主要物源;②泥石流的暴发和降水表现出不同步性;③甘沟泥石流为高容重黏性泥石流;④规模大,其流量为403.17m3/s,为溃决型泥石流.研究结果表明了甘沟泥石流已进入一个活跃期,因此,应该尽快对甘沟流域进行风险评估和预警,并采取有效的工程措施.     

西坡滑坡体稳定分析

滑坡体稳定性是水利水电工程要研究的主要工程地质问题之一。介绍了龙潭嘴电站水库内西坡大型古崩塌堆积体的水文地质资料,应用反演分析、类比法、稳定计算等方法,论证了古崩塌堆积体的稳定性,分析与计算结果为滑坡体的稳定提供了依据。     

汶川地震引发的山地灾害以及堰塞湖的管理方略

汶川地震触发了大规模的崩塌与滑坡等山地灾害,形成众多堰塞湖。为分析其风险与应对措施,本文通过野外考察、卫星影像与数据分析等方法,研究了灾后堆积体与堰塞湖的稳定性,以及它们与下切性河流之间的关系。结果显示,山地灾害在不同程度上释放了潜在势能,其中滑坡释放能量最大,因此滑坡堆积体的稳定性较好,而崩塌堆积体稳定性较差。从长期治理角度看,若能控制河床下切则可避免部分灾害的产生。堰塞湖管理方略包括两种:对于风险高的堰塞湖应以拆除为主,而对于风险很小的堰塞湖则应予以保留。震区大部分河流处于不稳定的下切拓宽阶段。保留堰塞湖可以加大河床阻力,使河流提前达到平衡,降低未来地震中山地灾害发生的风险。     

大渡河金川河段地质灾害特征及分布规律

为掌握大渡河上游金川水电站工程及其所属区域的地质灾害特征及其分布规律,以该电站近坝区及库区近40 km的干流及其支流为研究对象,采用1∶10 000高精度遥感影像解译、无人机航空摄影、工程地质测绘和工程地质剖面测量等多种研究手段,复核了地质灾害类型和数量,研究了地质灾害与地形地貌、地质构造、工程地质岩组、斜坡结构、水文地质条件等孕灾因子的关系。结果表明：研究区内共发育地质灾害38处,地质灾害类型主要为泥石流、崩塌、坍岸、不稳定斜坡及滑坡等,其中泥石流和崩塌最为发育,分别占比28.95%和23.68%;崩塌、滑坡、不稳定斜坡、堆积体、塌岸多发育于<2 600 m高程的大渡河河谷地带;滑坡、不稳定斜坡分布的地形坡度多介于25°～45°之间,崩塌发育坡度一般>50°,堆积体和塌岸发育坡度一般在20°～35°;地质灾害集中在起伏度200～500 m的地区;平面曲率为直线坡最为发育的地质灾害占总数的48.1%,剖面曲率为直线坡最为发育的地质灾害占总数的59.3%;研究区共分8个岩组;地质灾害多发育在距河流100 m范围内。研究成果可为区域性的地质灾害防治工作提供更为科学精确的依据。     

入渗条件下颗粒堆积体稳定性试验研究

入渗条件下颗粒堆积体稳定性研究对认识滑坡、泥石流、崩塌等自然灾害的发生机理及其防治具有科学意义。为研究不同堆积条件下,入渗条件对堆积体稳定性的影响,开展斜槽试验模拟堆积体起动过程。试验结果表明,堆积体高度与颗粒粒径之比越大,堆积体结构越不稳定;入渗条件下的堆积体结构稳定性明显降低;随坡角增加,渗流强度逐渐增加。数据拟合得到无水与渗流状态下的堆积体临界稳定状态表达式,其拟合度分别为99.89%与95.97%。     

汶川地震对震区河流演化的影响

5.12汶川地震,不仅直接影响灾区河流的河道,并诱发了大量崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生山地灾害,这些山地灾害的产生和发展将对震区河流的演化产生深远影响。因此,对震后山区河流河道演化规律和发展趋势进行准确的分析和预测,是震区河道修复及震后恢复重建的关键。结合野外考察资料,分别从河型、纵断面、横断面3方面分析了震区河流的演化特点。分析结果表明:河床剧烈抬升引起河型游荡分汊,两岸频发的山地灾害挤压河道;高强度山洪冲刷河床及岸滩并展宽河道,泥沙的淤积也可束窄河道;河流纵断面总体淤高,但纵断面结构渐趋稳定,大石块多且上游来水来沙丰富的河段会逐渐发育成阶梯状结构,而以淤积为主的河段,由于山洪冲刷会形成下凹型纵断面,并逐渐向直线型纵断面发展。     

清江水布垭库区马干塘滑坡成因及稳定性分析

为了弄清水布垭库区马干塘滑坡的成因并分析其稳定性,采用野外现场调研、工程地质测绘、工程地质勘察、室内试验等研究方法,并运用极限平衡理论以及结合现阶段变形情况,对滑坡的形成过程和发展趋势进行了研究。结果表明：滑坡体的形成经历了清江河流向下切割、崩塌堆积和清江继续下切、崩塌再次堆积两个阶段;目前,滑坡体处于基本稳定状态,但局部存在次级滑坡的可能。     

怒江泥石流扇地貌特征与扇体堵江机理研究

怒江流域泥石流沟众多,而且主要是两相泥石流。两相泥石流龙头集中了大量的粗大卵石和砾石,形成的扇体阻力大,是改变怒江河流地貌形态的主控因素。洪积扇的数量和规模远远小于泥石流扇,科学区分怒江两岸的泥石流扇和洪积扇对山区防灾减灾意义重大。许多泥石流扇完全堵塞主河形成了堰塞湖,怒江高黎贡山峡谷河段几乎每隔10~20 km就有一个泥石流堰塞湖,峡谷河段形成一段段顺直河谷连接堰塞湖缓流+堰塞坝激流的不断重复的河道,造成堵江的泥石流沟的流域面积多集中在40 km2左右。泥石流堰塞坝尼克点的发育造成了河道内大量泥沙淤积,利用钻孔采样的方法分析了堰塞湖内泥沙淤积规律。野外测量和计算发现组成泥石流的规模和龙头出沟口的速度是造成堵河的主控因素。     

两相泥石流龙头的非恒定运动过程及能量特征

两相泥石流通常会出现高陡的龙头,其集中了大量的粗大卵石和砾石,呈现间歇性或波动性的运动。两相泥石流的运动除了取决于流体本身的流变特征外,液相和固相之间的能量传递也起到了重要作用,利用能量分析方法来研究两相泥石流固相、液相和龙头之间的能量转化机理是研究两相泥石流非恒定运动的有效途径。通过野外两相泥石流原型和水槽实验,研究其非恒定运动过程,结果表明,两相泥石流的龙头在泥石流起动初始阶段逐渐增长,当运动到一段距离后,趋于稳定。龙头高度和速度都有波动特征,通过能量分析建立了物理方程,分析证明两相泥石流龙头运动的平均速度正比于沟道的坡降和激发泥石流的洪水流量,反比于龙头的体积。     

西南山区河流河床结构及消能减灾机制

青藏高原的持续抬升导致青藏高原周边河流下切。河流下切造成河床河岸失稳,崩塌滑坡及泥石流等灾害频发。通过十余年野外调查和试验研究发现,崩塌滑坡泥石流堰塞河流形成的自然坝实际上是河流下切的负反馈的结果。自然坝稳定后控制河流下切,保持河流稳定并且改善生态。这样的功能主要来自于自然坝上发育的河床消能结构。本文总结了河床结构和自然坝消能减灾的机理,归纳以阶梯-深潭为代表的河床结构消能率的量化计算方法,并提出下切河流综合管理中能量概算的理念及基本思路。本文还介绍人工阶梯-深潭系统防治泥石流灾害的成功实践,强调人工模拟自然坝消能结构应用在防灾减灾领域的可行性及有效性。最后,以消能理念为基础,提出西南下切河流开发和管理中应建立"串糖葫芦"式中型坝群库坝体系,以实现水电开发、消能减灾和改善生态的综合目标。     

汶川地震区大型泥石流工程防治体系规划方法探索

汶川地震后4年里泥石流非常活跃,暴发了数次大规模泥石流。分析了震后泥石流形成的三类起动机理,并结合拦挡工程溃决情况,进一步分析人工干预下的大型泥石流形成机理。在此基础上,针对大型泥石流成灾的两个显著特点,即泥石流进入主河形成堰塞湖产生二次灾害与泥石流携带的巨石冲击破坏能力巨大,提出了主河输移控制型泥石流防治规划设计原理、不同开孔的拦砂坝群分级拦淤泥石流方法、谷坊群稳定形成区泥石流物源方法,以及充分利用沟床巨石形成阶梯-深潭结构等系列泥石流工程防治体系规划方法。主河输移控制型泥石流防治规划设计原理以主河输沙能力作为控制条件,将泥石流的洪峰流量优先分配给排导工程,然后分配给拦挡工程或者停淤工程,各类工程合理分担的泥石流洪峰流量。这些方法的组合可望对大型泥石流进行有效的调控。     

堆积体作用下陡坡河道流速沿程及横向分布规律

滑坡、泥石流等灾害过程,常在河流岸边形成大型堆积体,缩窄了主河道过流宽度,对主河道水流运动产生影响.通过水槽试验,研究了堆积体作用下陡坡急流河道流速沿程及横向分布规律.试验结果表明:受堆积体影响,水流流态一般可分为上游低速区、主流区、下游回流区及堆积体下游段折冲水流与隐蔽区缓流相遇而形成的斜向水跃.堆积体的壅水作用对主流区流速沿程分布影响较大,随堆积体尺度的增加,对主流流速影响增大,影响范围加大.堆积体上游段,主流流速受堆积体影响减小;急流条件下,堆积体段的过流断面束窄,过流能力降低,主流流速较天然状态有所降低,出现急、缓流过渡,堆积体末端逐步恢复至天然状态.堆积体下游临近断面流速大小与天然状态基本一致,沿横断面的流速比天然状态略有增大,对岸流速则略有降低,随堆积体规模的增加,流速横向变化幅度增大.     

崩塌土流动化机理的实验研究

作者利用可调坡水槽进行了松散崩塌土与水流掺混并形成泥石流的实验，观测了崩塌土运动距离及泥石流的形成过程，建立了崩塌土流高比的计算公式。讨论了松散崩塌土流动化形成泥石流的临界条件，提出松散崩塌土在一定纵坡下形成泥石流的水流掺混机理。实验中发现了一定形状的块状崩塌土与饱和度较高的下垫层之间存在超载孔隙水压力，超载孔隙水压力减轻了块体自重达到减阻的作用。从而，可以解释块体在泥石流表面快速滑行的原因。     

二维非恒定粘性泥石流运动堆积的数值模拟

以结构二相流模型为基础,建立了二维粘性泥石流运动堆积的数学模型。模型采用三角网格的有限差分方法,具有计算效率高、边界处理精度高的优点。针对粘性泥石流运动速度快、龙头部位前缘坡度陡的特性,简述了计算中的动边界处理及泥石流停积条件的处理方法。以云南东川蒋家沟泥石流堆积试验为例,模拟了不同来流补给量下粘性泥石流的运动堆积过程。     

汶川震区泥石流流域内滑坡物源量计算方法探讨

汶川地震后,震区山体破碎严重,滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发,而泥石流流域内滑坡物源量直接影响泥石流暴发规模。笔者经过野外实际调查,以研究区的35条泥石流沟的147组滑坡体积、平均厚度、面积数据为样本进行分析,利用Matlab软件对泥石流流域内滑坡体积和面积、平均厚度和面积、平均厚度和体积分别进行单因子回归分析,发现泥石流流域内滑坡体积和面积之间具有明显的幂函数的相关关系,而滑坡平均厚度和面积、平均厚度和体积之间具有明显的对数函数的相关关系,从而建立泥石流流域内滑坡物源量的计算模型。该模型为汶川震区泥石流流域内滑坡物源量的快速计算提供科学有效的方程,并且为该区域泥石流的危险性评价在滑坡物源因素上提供计算方法。